干气密封焊接金属波纹管的结构动态分析.pdfVIP

第 37卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　　化 　工 　机 　械 　　　　　　　　　　　　 183 干气密封焊接金属波纹管的结构动态分析 　　张 　静 　丁雪兴 　　　　　黄义仿 　　　　　　富影杰 　俞树荣 　　 ( ) ( ) ( ) 兰州理工大学 　　　　　 兰州石化职业技术学院 　　　　　 兰州理工大学 摘 　要 　应用 PRO E 软件分别对单圆弧 、两圆弧和三圆弧 3种结构类型的焊接金属波纹管进行建模 , 并导入 AN SYS软件进行模态分析 ,分别得到它们的固有频率和振型 。通过分析比较得出 ,在几何参数 相同的情况下 ,单圆弧的固有频率最大 ,双圆弧的次之 ,三圆弧的最小 ;又对 3种类型的波纹管进行了谐 ( ) 响应分析 ,求出了响应值 位移 频率曲线 。通过分析得到 ,在相同的工况下 ,三圆弧波纹管的位移最 小 ,是最优选择 。 关键词 　干气密封 　金属波纹管 　模态分析 　谐响应分析 中图分类号 　TQ0512 1　　　文献标识码 　A 　　　文章编号 　0254 6094 (2010) 020 18304 　　焊接金属波纹管代替了干气密封中原有的弹 较高 。因此 ,本文采用四节点空间壳单元 Shell63 性元件 ,其工作介质的高速运动 ,会形成湍流或紊 对焊接金属波纹管进行描述 [ 2 ～5 ] 。由干气密封的 流 ,从而引起共振 ,也会使其产生共振失效 ,而降 工作原理可以看出 ,波纹管工作时其边界条件可 低元件的使用寿命 。所以在对其设计时 ,应使其 以定义为一端固支 ,另一端自由。 基阶和高阶固有频率不与系统振动源频率重合 , 本文以一个具体的波纹管为例 ,分别对 3 种 一般应使它的固有频率低于系统振动源频率或高 不同结构类型的波纹管进行模态分析 。其基本参 于系统振动频率的 50% ,使频率相互错开 ,避免 数都相 同 , 即弹性模量 E = 187GPa, 密度 ρ= 3 共振 [ 1 ] 。因此 ,本文利用 AN SYS软件对 3种不同 7 900kg/m ,泊松比 μ= 0. 3。几何尺寸为 : 波纹 结构类型的焊接金属波纹管进行模态分析 ,分别 管外径 D 1 = 74mm ,波纹管内径 D2 = 58mm ,波峰 和波 谷 半径 r = r = 2mm , 波 纹 管 厚度 δ= 得出它们的固有频率和振型 ,并对得出的结果进 1 2 0. 13mm ,波纹管波数 n = 12 ,波纹管层数 m = 1。 行分析比较得到 :在几何参数相同的情况下 ,单圆 本文的模型比较复杂 ,对于映射网格划分和 弧的固有频率最大 ,双圆弧的次之 ,三圆弧的最 体扫掠网格划分都无法实现 , 因此采用的是 自由 小 ,然后又分别对它们进行谐响应分析 ,从而验证 网格划分方法 。单圆弧波纹管共划分为 66 326 了模态分析结果的可靠性 。